CN111884894A - 工程车辆电控系统故障检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程车辆电控系统故障检测方法及装置，单片机通过工程车辆CAN总线及传感器实时采集工程车辆的车辆数据，通过在单片机的程序中预设数据安全值，当单片机采集到的车辆数据超过预设的数据安全值或单片机检测到故障代码时发出报警提示，使用者或者微信人员只需根据故障代码即可大致判断或发现错误原因，并及时作出处理。管理人员通过服务器后台可对众多工程车辆的故障代码进行查看并监控车辆状态。本发明可有效提高工程车辆的故障检测效率，减少工程车辆因故障停工带来的经济损失，提高工程车辆的管理效率和经营效益。

Description

工程车辆电控系统故障检测方法及装置
技术领域
本发明涉及工程车辆故障检测技术领域，尤其是涉及一种工程车辆电控系统故障检测方法及装置。
背景技术
随着工程车辆科技的发展，工程车辆的电控系统日益复杂，发生故障时维修成本高昂，而且还会导致巨大的误工损失。现有技术中针对工程车辆故障的维修方式，还是通过维修人员实地勘察工程车辆，根据电控系统故障警告，检查工程车辆的传感器及对应的装置运行状态来排查故障进行维修。但是，由于工程车辆在大型基建工程中数量庞大，而且分布在不同的工地上，导致维保成本十分高昂，而且故障检测效率低下，难以满足工程车辆管理方对于故障检测高效、低成本的需求。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的主要目的是提供一种工程车辆电控系统故障检测方法及装置，以提高工程车辆的故障检测效率、降低维修人力成本。本发明的另一目的是实现远程监控工程车辆，方便管理方和维修人员实时了解工程车辆数据和故障代码，并及时进行维修和调度决策，确保车辆和人员的安全，提升整体经营效益。
根据上述目的，本发明揭露了一种工程车辆电控系统故障检测方法，使用单片机通过工程车辆上的CAN总线和传感器实时采集车辆数据和检测故障代码，当单片机采集到的车辆数据超过预设的数据安全值或单片机检测到故障代码时发出报警提示；检测过程具体包括以下步骤：
(1)配置CAN总线；
(2)读取车辆数据：单片机通过CAN总线实时采集工程车辆的车辆数据，该车辆数据包含电池电压、机油压力、水温、锁车状态、GPS信号强度、总燃油消耗量、发动机实时转速和CAN数据标志位的数值；
(3)故障检测：单片机对采集的车辆数据进行解析、处理，当所述车辆数据的其中一项数值超过在单片机中预设的安全预警值时，单片机将发出报警信号并缓慢催停工程车辆并上报后台。
进一步地，步骤(1)配置CAN总线的CAN报文流程为：
(11)单片机内部选择CAN；
(12)设置分频系数、重新同步跳跃宽度SJW、采样点位置BS1、发送点位置BS2，以调整波特率；
(13)配置CAN所用的IO口；
(14)调整非时间触发通信模式，软件自动离线管理，禁止报文自动发送，配置优先级决定方式以及模式设置为普通模式；
(15)配置过滤器，设置屏蔽位模式以及位宽为32位,设置32位ID及MASK，之后将过滤器关联到FIFO0，最后激活过滤器以及初始化过滤器；
(16)配置标准标识符、扩展标识符、扩展帧、数据帧以及要发送数据长度；
(17)最后配置数据缓冲区。
进一步地，步骤(12)中，波特率为250k，根据计算公式波特率＝APB1/分频系数/(SJW+BS1+BS2)，调整分频系数为18、SJW为1TQ、BS1为4TQ、BS2为3TQ。
进一步地，步骤(13)中，将PA11配置为输入、PA12配置为复用推挽输出。
在本发明的优选实施例中，所述单片机为STM32。STM32是32位基于CORTEX-M3/4内核的单片机，拥有充足外设并且此类芯片内核自带FPU可以应对一定精度数据的运算以及传输。CAN为串行通信协议，速率在125Kbps-1Mbps。本发明主要采用IOS11898针对通信速率250Kbps左右的数据传输。此类总线具有多项优点例如多主控制、传输速度快、传输距离远、能进行错误检测回复以及连接节点。单片机CAN总线传输主要使用两根线CAN_L以及CAN_H，总线电位为隐性以及显性电位。两根传输数据线电位差决定逻辑高和低从而传输数据。
更进一步地，该故障检测方法还包括：所述单片机将采集到的车辆数据及检测到的故障代码通过无线通信网络上报至远程服务器。
更进一步地，该故障检测方法还包括：当单片机采集到的工程车辆的GPS位置信息突破预设的GPS电子围栏时，也会发出报警提示并缓慢催停工程车辆。
本发明还揭露一种工程车辆电控系统故障检测装置，包括单片机及与该单片机连接的无线网络通信模块、GPS模块，所述单片机通过无线通信网络与远程服务器连接进行数据传输，所述单片机设有与工程车辆的CAN总线连接的接口，用于通过CAN总线及工程车辆的传感器获取车辆数据，所述单片机的主程序被配置为运行上述故障检测方法的步骤。
由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明达到以下有益效果：通过CAN可以实时获取工程车辆的车辆数据、检测故障代码，以便维修人员及时排除故障，确保工程车辆可靠运行；通过将车辆数据、故障代码上传至远程服务器，可以通过服务器监控数量众多的工程车辆的车辆状态和故障状况，从而有助于管理方作出调度和维修决策，大大提高了经营效益；基于GPS定位和电子围栏技术，可以避免工程车辆突破预先设定的地理范围，防止工程车辆被盗，提升了工程车辆财产的安全性。
附图说明
附图1是本发明的一种工程车辆电控系统故障检测装置的方框结构示意图。
附图2是本发明的工程车辆电控系统故障检测方法的CAN报文发送步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对根据本发明的具体实施方式进行详细说明。
首先请参考图1，本实施例的一种工程车辆电控系统故障检测装置1，包括单片机101及与该单片机连接的无线网络通信模块102、GPS模块103，单片机101通过无线通信网络与远程服务器4连接进行数据传输，单片机101设有与工程车辆的CAN总线2连接的接口，用于通过CAN总线2及工程车辆的多个传感器3(例如图1中的传感器1、传感器2、传感器3)获取车辆数据。服务器4用于实时接收所述单片机101发送的各种车辆数据和故障代码。
在本发明的故障检测装置，单片机101为STM32，是32位基于CORTEX-M3/4内核的单片机，拥有充足外设并且此类芯片内核自带FPU可以应对一定精度数据的运算以及传输。CAN为串行通信协议，速率在125Kbps-1Mbps。本发明主要采用IOS11898针对通信速率250Kbps左右的数据传输。另外，此类单片机功耗低，外设丰富，芯片供给充足，资料完备，大大降低开发与更新周期。供电电路设计经过多次测试。耐压上限为48V，支持多种电源供电。内部模块供电分为8V、5V、4.2V、3.3V。
本实施例中，无线网络通信模块102用于通过2G或4G通信网络实现单片机101与服务器4之间的通信。GPS模块103用于通过AGPS、GPS或北斗辅助定位方式获取被监控工程车辆的定位信息，并将定位信息实时发送给单片机101。
在工程的车辆上，CAN总线2与各传感器3相连，用于采集被监控工程车辆的车辆数据，并将该车辆数据发送至所述单片机101。其中，车辆数据包含电池电压、机油压力、水温、锁车状态、GPS信号强度、总燃油消耗量、发动机实时转速和CAN数据标志位的数值。单片机主程序循环中预先设置了车辆数据的安全预警值，当某项数值例如水温超过安全预警值后，本发明会催停工程车辆并上报后台，如果车辆驶离GPS电子围栏区域同样也会发出报警并缓慢停止车辆从而实现对车辆和人员的保护。由于本设计采用的主控芯片GPIO充足，可以添加更多传感器，例如胎压传感器、湿度传感器等。实现对工程车辆的完整实时监控，保障工程的万无一失。
以下对本发明工程车辆电控系统故障检测装置的检测方法步骤进行说明。
步骤(1)配置CAN总线；请参考图2，其表示配置CAN总线的CAN报文流程，首先系统初始化，之后配置步骤(11)至步骤(17)：
(11)单片机内部选择CAN；例如STM32部分型号内置两个甚至三个CAN控制器，所以需要进行选择。
(12)设置分频系数、重新同步跳跃宽度SJW、采样点位置BS1、发送点位置BS2，以调整波特率。由于CAN传输时钟由APB1提供，APB1时钟为36MHz，所以需要配置分频系数、重新同步跳跃宽度、定义采样点位置以及发送点位置来实现CAN波特率的调整。于此步骤中，本发明调整波特率为250k，根据计算公式波特率＝APB1/分频系数/(SJW+BS1+BS2)，调整分频系数为18、SJW为1TQ、BS1为4TQ、BS2为3TQ。
(13)配置CAN所用的IO口；于该步骤中，分别将PA11配置为输入、PA12配置为复用推挽输出。
(14)调整非时间触发通信模式，软件自动离线管理，禁止报文自动发送，配置优先级决定方式以及模式设置为普通模式。
(15)配置过滤器，设置屏蔽位模式以及位宽为32位,设置32位ID及MASK，之后将过滤器关联到FIFO0，最后激活过滤器以及初始化过滤器。
(16)配置标准标识符、扩展标识符、扩展帧、数据帧以及要发送数据长度。
(17)最后配置数据缓冲区。
接着，步骤(2)读取车辆数据：配置完成CAN总线后，单片机通过CAN总线实时采集工程车辆的车辆数据，该车辆数据包含电池电压、机油压力、水温、锁车状态、GPS信号强度、总燃油消耗量、发动机实时转速和CAN数据标志位(是否有数据)的数值。
步骤(3)故障检测：单片机对采集的车辆数据进行解析、处理，当所述车辆数据的其中一项数值超过在单片机中预设的安全预警值时，单片机将发出报警信号并缓慢催停工程车辆并上报后台。本发明还可以通过设置GPS电子围栏防止工程车辆意外脱离监控范围，当单片机采集到的工程车辆的GPS位置信息突破预设的GPS电子围栏时，也会发出报警提示并缓慢催停工程车辆，保证车辆和人员的安全。
采用本发明的工程车辆电控系统故障检测装置后，使用者或者维修人员只需根据故障代码即可大致判断或发现错误原因，并及时作出处理以减少停工带来的时间经济损失。相较于传统检测装置，本发明结构紧凑，安装使用方便，成本较低，适合于大规模安装使用。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的保护范围；同时以上的描述，对于相关技术领域中具有通常知识者应可明了并据以实施，因此其他未脱离本发明所揭露概念下所完成之等效改变或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于，该故障检测方法使用单片机通过工程车辆上的CAN总线和传感器实时采集车辆数据和检测故障代码，当单片机采集到的车辆数据超过预设的数据安全值或单片机检测到故障代码时发出报警提示；检测过程具体包括以下步骤：
(1)配置CAN总线；
(2)读取车辆数据：单片机通过CAN总线实时采集工程车辆的车辆数据，该车辆数据包含电池电压、机油压力、水温、锁车状态、GPS信号强度、总燃油消耗量、发动机实时转速和CAN数据标志位的数值；
(3)故障检测：单片机对采集的车辆数据进行解析、处理，当所述车辆数据的其中一项数值超过在单片机中预设的安全预警值时，单片机将发出报警信号并缓慢催停工程车辆并上报后台。
2.根据权利要求1所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于：步骤(1)配置CAN总线的CAN报文流程为：
(11)单片机内部选择CAN；
(12)设置分频系数、重新同步跳跃宽度SJW、采样点位置BS1、发送点位置BS2，以调整波特率；
(13)配置CAN所用的IO口；
(14)调整非时间触发通信模式，软件自动离线管理，禁止报文自动发送，配置优先级决定方式以及模式设置为普通模式；
(15)配置过滤器，设置屏蔽位模式以及位宽为32位,设置32位ID及MASK，之后将过滤器关联到FIFO0，最后激活过滤器以及初始化过滤器；
(16)配置标准标识符、扩展标识符、扩展帧、数据帧以及要发送数据长度；
(17)最后配置数据缓冲区。
3.根据权利要求2所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于：
步骤(12)中，波特率为250k，根据计算公式波特率＝APB1/分频系数/(SJW+BS1+BS2)，调整分频系数为18、SJW为1TQ、BS1为4TQ、BS2为3TQ。
4.根据权利要求2所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于：步骤(13)中，将PA11配置为输入、PA12配置为复用推挽输出。
5.根据权利要求1-4任一所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于：所述单片机为STM32。
6.根据权利要求1-4任一所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于，该故障检测方法还包括：所述单片机将采集到的车辆数据及检测到的故障代码通过无线通信网络上报至远程服务器。
7.根据权利要求1-4任一所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于，该故障检测方法还包括：当单片机采集到的工程车辆的GPS位置信息突破预设的GPS电子围栏时，也会发出报警提示并缓慢催停工程车辆。
8.一种工程车辆电控系统故障检测装置，包括单片机及与该单片机连接的无线网络通信模块、GPS模块，所述单片机通过无线通信网络与远程服务器连接进行数据传输，所述单片机设有与工程车辆的CAN总线连接的接口，用于通过CAN总线及工程车辆的传感器获取车辆数据，所述单片机的主程序被配置为运行如下步骤：
(1)配置CAN总线；
(2)读取车辆数据：单片机通过CAN总线实时采集工程车辆的车辆数据，该车辆数据包含电池电压、机油压力、水温、锁车状态、GPS信号强度、总燃油消耗量、发动机实时转速和CAN数据标志位的数值；
(3)故障检测：单片机对采集的车辆数据进行解析、处理，当所述车辆数据的其中一项数值超过在单片机中预设的安全预警值时，单片机将发出报警信号并缓慢催停工程车辆并上报后台。
9.根据权利要求8所述的工程车辆电控系统故障检测装置，其特征在于：步骤(1)配置CAN总线的CAN报文流程为：
(11)单片机内部选择CAN；
(12)设置分频系数、重新同步跳跃宽度SJW、采样点位置BS1、发送点位置BS2，以调整波特率；
(13)配置CAN所用的IO口；
(14)调整非时间触发通信模式，软件自动离线管理，禁止报文自动发送，配置优先级决定方式以及模式设置为普通模式；
(15)配置过滤器，设置屏蔽位模式以及位宽为32位,设置32位ID及MASK，之后将过滤器关联到FIFO0，最后激活过滤器以及初始化过滤器；
(16)配置标准标识符、扩展标识符、扩展帧、数据帧以及要发送数据长度；
(17)最后配置数据缓冲区。
10.根据权利要求8所述的工程车辆电控系统故障检测方法，其特征在于：所述单片机为STM32。
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